Progetto Lauree Scientifiche - Chimica 1 Ho una forte acidità di stomaco! Quanto mi brucia lo...

Progetto Lauree Scientifiche - Chimica

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Ho una forte

acidità di stomaco!

Quanto mi brucia lo stomaco!


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Progetto Lauree ScientificheChimica

Prof. Alessandro De Robertis

Prof.ssa Claudia Foti

http://images.google.it/imgres?imgurl=http://ww2.unime.it/scienze-terra/LogoUnime.gif&imgrefurl=http://ww2.unime.it/scienze-terra/triscari.htm&h=198&w=198&sz=29&tbnid=QsYpfGEzyeYJ:&tbnh=99&tbnw=99&hl=it&start=1&prev=/images%3Fq%3Dlogo%2Buniversit%25C3%25A0%2Bmessina%26svnum%3D10%26hl%3Dit%26lr%3D%26sa%3DG


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Nella vita di tutti i giorni certi Nella vita di tutti i giorni certi

alimenti di uso comune quali alimenti di uso comune quali

l’aceto, il succo di limone, lo l’aceto, il succo di limone, lo

yogurt presentano un tipico sapore yogurt presentano un tipico sapore

aspro, che viene definito aspro, che viene definito

genericamente genericamente acidoacido Acido acetico Acido

citricoAcido lattico


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Vi sono altre sostanze Vi sono altre sostanze con caratteristiche con caratteristiche differenti dette differenti dette basibasi o o alcalialcali e tra esse e tra esse

Potassa

Ammoniaca

Bicarbonato di sodio

Idrossido di

sodio

Ipoclorito di sodio

o candeggi

na


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Nel nostro organismo sono Nel nostro organismo sono

presenti siapresenti sia sostanze acidesostanze acide

siasia sostanze basiche.sostanze basiche.

Nello stomaco viene secreto Nello stomaco viene secreto

acido cloridrico (HCl)acido cloridrico (HCl); ;

il il sangue e la bilesangue e la bile sono sono

leggermente leggermente basici.basici.


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Anche gli Anche gli ossidi di azoto (NOossidi di azoto (NOxx) e di ) e di zolfo (SOzolfo (SOxx)) sono sostanze di natura sono sostanze di natura acida. acida. EssiEssi si originano nella si originano nella combustione del carbone e delle combustione del carbone e delle benzine (centrali termoelettriche, benzine (centrali termoelettriche, impianti di riscaldamento, gas di impianti di riscaldamento, gas di scarico).scarico).Essi diffondono nell’atmosfera, Essi diffondono nell’atmosfera,

reagiscono con l’ossigeno e reagiscono con l’ossigeno e l’acqua presenti nell’aria, l’acqua presenti nell’aria, ricadono al suolo come ricadono al suolo come HH22SOSO44 ee HNOHNO33, producendo le , producendo le piogge piogge acideacide..


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Alcuni esempi di prodotti di uso giornaliero con differente

acidità


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PRIMA CONSIDERAZIONE: L'acqua, allo PRIMA CONSIDERAZIONE: L'acqua, allo stato liquido, è costituita da molecole stato liquido, è costituita da molecole unite da legami a idrogeno, in una unite da legami a idrogeno, in una situazione dinamica, in cui cioè tali situazione dinamica, in cui cioè tali legami si formano e si rompono legami si formano e si rompono continuamentecontinuamente

In rosso i In rosso i legami a legami a idrogenoidrogeno

Angoli H-H > Angoli H-H > 90°90°

In verde i In verde i legami legami covalenticovalenti


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H2O H+ + OH-

SECONDA CONSIDERAZIONE: SECONDA CONSIDERAZIONE: Una parte molto piccola di molecole Una parte molto piccola di molecole è dissociata secondo la reazione:è dissociata secondo la reazione:

Dalla reazione possiamo dedurre Dalla reazione possiamo dedurre che il numero totale dei che il numero totale dei protoni Hprotoni H++

sarà sempre uguale a quello degli sarà sempre uguale a quello degli ioni idrossido OHioni idrossido OH--


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Kw = [ H+] x [ OH-] = 1 x 10-14

PRODOTTO IONICO DELL’ACQUA

E’ stato trovato che, a 25 °C, il E’ stato trovato che, a 25 °C, il prodotto tra le concentrazioni prodotto tra le concentrazioni del protone (o del protone (o idrogenioneidrogenione) e ) e dello dello ossidrilioneossidrilione è costante è costante


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L’acqua e gli equilibriL’acqua e gli equilibri

Una soluzione acquosa in cui Una soluzione acquosa in cui [H[H++]] > > [OH[OH--]] è acidaè acida Una soluzione acquosa in cuiUna soluzione acquosa in cui [H[H++]] < < [OH[OH--]] è basicaè basica

L’acqua pura è neutra poiché L’acqua pura è neutra poiché [ H[ H++]] = = [OH[OH--]]

Alcune (ovvie) Alcune (ovvie) considerazioni:considerazioni:

[H[H++]] = = [OH[OH--] ] = 10= 10-7-7


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Esempio: Esempio:

loglog1010 100100 = = 2 2 poichè poichè 101022 = = 100100

I LOGARITMII LOGARITMI

Il logaritmo in base a di b è xIl logaritmo in base a di b è x, poiché , poiché

x è l'esponente da dare ad a per x è l'esponente da dare ad a per

ottenere bottenere bloglogaa bb = = xx poichè poichè aaxx = =

bb


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Per esprimere in modo più Per esprimere in modo più semplice la concentrazione del semplice la concentrazione del protone Hprotone H++, si usa la notazione pH, si usa la notazione pH

Per scrivere [HPer scrivere [H++] = 0,001 ] = 0,001 moli/l, utilizziamo la notazione moli/l, utilizziamo la notazione

pH. pH. Il logIl log1010 di 0,001 = -3 ed il pH = di 0,001 = -3 ed il pH =

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pH = -logpH = -log1010 [H [H++]]


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Corrispondenza tra molarità di HCorrispondenza tra molarità di H++ e pH e pH

[H+] 100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 10-13 10-14

[OH-] 10-14 10-13 10-12 10-11 10-10 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100

pH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Neu-tro Basicità crescenteAcidità crescente


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Come si misura il pH Come si misura il pH di una soluzione?di una soluzione?

*** *** per una misura manuale per una misura manuale gli gli indicatori acido-base indicatori acido-base

*** *** per una misura strumentale per una misura strumentale il il pH-metropH-metro


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Gli INDICATORI (di acidità) sono Gli INDICATORI (di acidità) sono sostanze organiche che cambiano sostanze organiche che cambiano colore per uno specifico valore di colore per uno specifico valore di pH. pH.

Indicatore Indicatore UniversaleUniversale

La La fenolftaleinafenolftaleina a pH < 8 è a pH < 8 è incoloreincolore mentre a pH > 10 è di color mentre a pH > 10 è di color rossarossa. Il pH . Il pH di “viraggio del colore” è compreso tra 8 di “viraggio del colore” è compreso tra 8

e 10e 10


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In un becker, versate 100 ml In un becker, versate 100 ml d'acqua e 3 gocce di fenolftaleina. d'acqua e 3 gocce di fenolftaleina. Si ottiene una soluzione incolore, Si ottiene una soluzione incolore, i cui aspetto continua ad essere i cui aspetto continua ad essere del tutto simile all'acqua. del tutto simile all'acqua.

Proviamo a fare un Proviamo a fare un esperimento che esperimento che coinvolge la coinvolge la fenolftaleinafenolftaleina

Cosa è successo?: il pH dell’acqua è Cosa è successo?: il pH dell’acqua è circa 6 e quindi è “acido”.circa 6 e quindi è “acido”.


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Non è strano che si formi un colore, Non è strano che si formi un colore, anche se stiamo usando liquidi anche se stiamo usando liquidi incolori e trasparenti come l’acqua?incolori e trasparenti come l’acqua?

Aggiungere ora Aggiungere ora ammoniacaammoniaca(attenzione ai vapori!)(attenzione ai vapori!)Ad un certo punto, la Ad un certo punto, la soluzione diventerà di soluzione diventerà di colore porpora!colore porpora!

Spiegazione: il pH della soluzione è Spiegazione: il pH della soluzione è diventato alcalino e l’indicatore è diventato alcalino e l’indicatore è “virato”“virato”


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Il liquido torna ad essere Il liquido torna ad essere incolore!incolore!

Ora, al liquido Ora, al liquido porpora ottenuto porpora ottenuto aggiungiamo gocce aggiungiamo gocce d'aceto.d'aceto.

Che cosa succede?Che cosa succede?

Spiegazione: L’aceto ha Spiegazione: L’aceto ha neutralizzato l’alcalinità neutralizzato l’alcalinità

dell’ammoniaca riportando la dell’ammoniaca riportando la soluzione a pH acidosoluzione a pH acido


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Il fatto che da Il fatto che da liquidi incoloriliquidi incolori si si formi un formi un liquido coloratoliquido colorato è già è già qualcosa di strano, ma vederlo qualcosa di strano, ma vederlo tornare incoloretornare incolore semplicemente semplicemente aggiungendo ancora un aggiungendo ancora un liquido liquido incoloreincolore come l'aceto è qualcosa come l'aceto è qualcosa che stupisce davvero. che stupisce davvero.

Bisogna però evitare di credere (e Bisogna però evitare di credere (e far credere ai ragazzi) che la far credere ai ragazzi) che la Scienza sia qualcosa di magico. Scienza sia qualcosa di magico.

COMMENTO…COMMENTO…


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Determinazione Sperimentale del pHDeterminazione Sperimentale del pH

Essa contiene una mescolanza di Essa contiene una mescolanza di

indicatori aventi differenti pH di indicatori aventi differenti pH di

viraggio. viraggio.

Il pH si apprezza valutando il Il pH si apprezza valutando il

colore assunto dalla cartina colore assunto dalla cartina

bagnata con una goccia bagnata con una goccia

dell’analita. dell’analita.

Per misure approssimate si usa Per misure approssimate si usa lalaCartina Indicatore Cartina Indicatore

UniversaleUniversale..


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Per misure accurate si utilizza uno strumento chiamato pH-metropH-metro


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**un microprocessoremicroprocessore che converte i mV in unità pH

Il Il pH-metro pH-metro è un è un millivoltmetro millivoltmetro elettronicoelettronico che rileva la differenza di che rileva la differenza di potenziale tra potenziale tra due elettrodidue elettrodi::

**quello indicatoreindicatore, sensibile alla [H+]; esso assume un potenziale funzione dell’acidità della soluzione**quello di riferimentoriferimento a potenziale costante


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Proviamo Proviamo a fare a fare qualche qualche semplice semplice misura misura sperimentsperimentale del ale del pH?pH?


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Misuriamo e confrontiamo il pH di alcuni campioni reali

utilizzando prima la

cartina indicatore cartina indicatore

universaleuniversale

e poi il

pH-metropH-metro


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Misura con la Misura con la

Cartina Indicatore UniversaleCartina Indicatore Universale

1)1) Scegliere il campioneScegliere il campione

2)2) Prelevarne una piccola goccia Prelevarne una piccola goccia con la punta di una bacchetta di con la punta di una bacchetta di vetrovetro

3)3) Collocare la goccia sulla cartinaCollocare la goccia sulla cartina

4)4) Valutare per confronto il pH del Valutare per confronto il pH del campionecampione

5)5) Annotare il risultatoAnnotare il risultato


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1)1) Scegliere il campione e prelevarlo Scegliere il campione e prelevarlo in un bekerin un beker

2)2) Prendere gli elettrodi, sciacquarli Prendere gli elettrodi, sciacquarli con acqua distillata e asciugarlicon acqua distillata e asciugarli

3)3) Inserire gli elettrodi nella Inserire gli elettrodi nella soluzione ed agitaresoluzione ed agitare

4)4) Dopo alcuni secondi leggere il Dopo alcuni secondi leggere il valore del pHvalore del pH

5)5) Estrarre gli elettrodi, sciacquarli e Estrarre gli elettrodi, sciacquarli e riporli nel contenitoreriporli nel contenitore

6)6) Annotare il risultatoAnnotare il risultato

Misura con il pH-metroMisura con il pH-metro


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Proviamo a misurare Proviamo a misurare quanto è acido quanto è acido

quell’aceto?quell’aceto?


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L'aceto è una L'aceto è una

sostanza che sostanza che

contiene dal contiene dal

4 al 6% di acido 4 al 6% di acido

aceticoacetico

In questo esperimento, In questo esperimento, riprodurremo la procedura di riprodurremo la procedura di titolazione dell'acetotitolazione dell'aceto

Titolare un aceto significa Titolare un aceto significa determinare il suo contenuto in determinare il suo contenuto in acido aceticoacido acetico


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CHCH33COOH + NaOH = COOH + NaOH = CHCH33COONa + HCOONa + H22OO

Reazione chimicaReazione chimica::

Ricordate che in acqua l'acido Ricordate che in acqua l'acido acetico è dissociato parzialmente acetico è dissociato parzialmente negli ioni CHnegli ioni CH33COOCOO-- e H e H++, e , e l'idrossido di sodio è dissociato l'idrossido di sodio è dissociato totalmente negli ionitotalmente negli ioniNaNa++ e OH e OH--


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Principio del metodoPrincipio del metodo1) Al campione d'aceto da titolare 1) Al campione d'aceto da titolare

si aggiungono alcune gocce di si aggiungono alcune gocce di fenolftaleina (indicatore). fenolftaleina (indicatore).

2) Si farà gocciolare lentamente 2) Si farà gocciolare lentamente nel liquido NaOH 0,1M. nel liquido NaOH 0,1M.

3) Quando il pH della soluzione 3) Quando il pH della soluzione arriva al “arriva al “punto di equivalenza punto di equivalenza ” la fenolftaleina cioè da ” la fenolftaleina cioè da incolore diventerà porpora.incolore diventerà porpora.

vireràvirerà


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Appena la soluzione “virerà”, Appena la soluzione “virerà”, si prenda nota del volume di si prenda nota del volume di NaOH 0,1M che è stato NaOH 0,1M che è stato utilizzato. utilizzato.

Dal momento che Dal momento che conosciamo il volume e la conosciamo il volume e la concentrazione concentrazione dell'idrossido aggiunto, dell'idrossido aggiunto, con semplici calcoli con semplici calcoli potremo conoscere anche potremo conoscere anche la concentrazione la concentrazione dell'aceto.dell'aceto.


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In laboratorioIn laboratorio

Attrezzatura Attrezzatura necessarianecessaria

Volume Volume utilizzatoutilizzatoViraggioViraggio


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PROCEDURAPROCEDURA- versate 1,5 ml di aceto in un becker;- versate 1,5 ml di aceto in un becker;- diluite con circa 50 ml di acqua distillata;- diluite con circa 50 ml di acqua distillata;- aggiungete 3 gocce di fenolftaleina;- aggiungete 3 gocce di fenolftaleina;- riempite una buretta con una soluzione 0,1 M di - riempite una buretta con una soluzione 0,1 M di idrossido di sodio ed azzeratela;idrossido di sodio ed azzeratela;- mettete il contenitore della soluzione da titolare - mettete il contenitore della soluzione da titolare sotto la buretta;sotto la buretta;- fate gocciolare - fate gocciolare lentamentelentamente la soluzione di la soluzione di idrossido nella soluzione da titolare e mescolate;idrossido nella soluzione da titolare e mescolate;- al viraggio chiudete il rubinetto della buretta ed - al viraggio chiudete il rubinetto della buretta ed annotare il volume di NaOH utilizzatoannotare il volume di NaOH utilizzato.


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Conosciuto il volume di NaOH utilizzato, Conosciuto il volume di NaOH utilizzato, come facciamo a risalire alla quantità di come facciamo a risalire alla quantità di acido acetico presente nell’aceto?acido acetico presente nell’aceto?

Ricordardiamo la reazione di neutralizzazione Ricordardiamo la reazione di neutralizzazione

CHCH33COOH + NaOH = CHCOOH + NaOH = CH33COONa + HCOONa + H22OO

dalla quale si deduce che per ogni mole di dalla quale si deduce che per ogni mole di acido acetico è necessaria una mole di NaOH.acido acetico è necessaria una mole di NaOH.

Ne deriva che conoscendo le moli di Ne deriva che conoscendo le moli di NaOH utilizzate, si conoscono anche le NaOH utilizzate, si conoscono anche le

moli di CHmoli di CH33COOH titolateCOOH titolate


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CALCOLICALCOLIImmaginate che per neutralizzare il Immaginate che per neutralizzare il campione d'aceto siano campione d'aceto siano stati stati necessari 14,5 mlnecessari 14,5 ml di soluzione di soluzione titolante di NaOH 0,1M. titolante di NaOH 0,1M. Dal momento che Dal momento che la quantità di la quantità di molecolemolecole di acido neutralizzate e la di acido neutralizzate e la quantità di molecole di NaOH quantità di molecole di NaOH utilizzate utilizzate è ugualeè uguale, , il numero di moliil numero di moli presenti nell'idrossido gocciolato presenti nell'idrossido gocciolato è è paripari a quello delle moli di acido a quello delle moli di acido acetico presenti nella soluzione da acetico presenti nella soluzione da titolare.titolare.


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Applicando quanto prima Applicando quanto prima descritto:descritto:Il numero di moli di NaOH Il numero di moli di NaOH usate è (n.moli = molarità x usate è (n.moli = molarità x volume): volume): n.moli = 0,1 x 0,0145 = n.moli = 0,1 x 0,0145 = 0,001450,00145

Questo è il numero di moli Questo è il numero di moli presente nella quantità di NaOH presente nella quantità di NaOH

utilizzata e di conseguenza il utilizzata e di conseguenza il numero di moli di numero di moli di

acido acetico presenti acido acetico presenti nella soluzione titolata, nella soluzione titolata,

cioè 1,5 ml.cioè 1,5 ml.


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La molarità dell'aceto è calcolata con La molarità dell'aceto è calcolata con V1 : M1 = V2 : Mx V1 : M1 = V2 : Mx

V1 = ml aceto (1,5 ml = 0,0015 V1 = ml aceto (1,5 ml = 0,0015 litri);litri);

M1 = moli presenti in V1 (0,00145);M1 = moli presenti in V1 (0,00145);V2 = volume di riferimento (1 litro);V2 = volume di riferimento (1 litro);Mx = moli in un litro (da calcolare).Mx = moli in un litro (da calcolare).

Mx = M1 x V2 / V1; Mx = M1 x V2 / V1; Mx = 0,00145 x 1000 / 1,5 = 0,97Mx = 0,00145 x 1000 / 1,5 = 0,97

Dobbiamo calcolare la Dobbiamo calcolare la molaritàmolarità dell’aceto, cioè le moli in 1 litro dell’aceto, cioè le moli in 1 litro (avevamo titolato 1,5 ml). (avevamo titolato 1,5 ml). Bisogna fare un ulteriore Bisogna fare un ulteriore calcolo. calcolo.


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Se si vuole conoscere la Se si vuole conoscere la concentrazione di acido acetico in concentrazione di acido acetico in

termini di g/l, termini di g/l, si moltiplica il numero delle moli per si moltiplica il numero delle moli per

la massa molecolare relativa la massa molecolare relativa all'acido acetico, che è pari a 60.all'acido acetico, che è pari a 60.

Conc = numero di moli x 60Conc = numero di moli x 60 Conc = 0,97 x 60 = 58 g/l Conc = 0,97 x 60 = 58 g/l

In termini percentuali corrisponde In termini percentuali corrisponde ad una concentrazione del 5,8 %.ad una concentrazione del 5,8 %.


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ATTENZIONE !!!ATTENZIONE !!!Se volessimo sviluppare Se volessimo sviluppare

l’esperimento in maniera più l’esperimento in maniera più completa, inseriamo nella soluzione completa, inseriamo nella soluzione gli elettrodi del pH-metro elettronico gli elettrodi del pH-metro elettronico

e se ne misura il pH.e se ne misura il pH.Si osservano modeste variazioni Si osservano modeste variazioni durante tutta la titolazione ed un durante tutta la titolazione ed un

brusco salto di pH al viraggio brusco salto di pH al viraggio dell’indicatore, che indica la dell’indicatore, che indica la completezza della titolazionecompletezza della titolazione


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Progetto Lauree Scientifiche

CHIMICA

http://images.google.it/imgres?imgurl=http://www.ciellecom.com/chimica.jpg&imgrefurl=http://www.ciellecom.com/linea_disinfettanti_russo.htm&h=500&w=405&sz=33&hl=it&start=6&tbnid=_mrKQExhzn-1NM:&tbnh=130&tbnw=105&prev=/images%3Fq%3Dchimica%26svnum%3D10%26hl%3Dit%26lr%3D

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